Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp

* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

Chơng i
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
Tính toán phụ tải và cân bằng công suất là một phần quan trọng trong
nhiệm vụ thiết kế nhà máy điện. Nó quyết định tính đúng, sai của toàn bộ quá
trình tính toán sau. Ta sẽ tiến hành tính toán cân bằng công suất gần đúng theo
công suất biểu kiến S dựa vào đồ thị các cấp điện áp hàng ngày vì hệ số công
suất các cấp không khác nhau nhiều.
1.1. Chọn máy biến áp
Nhà máy điện gồm 5 tổ máy phát, công suất mỗi máy 600MW ta sẽ
chọn các máy phát cùng loại, điện áp định mức bằng 10,5KV.
Loại MP

PMW

TB60--2

60

Thông số định mức
SMVA NV/P
UKV
Cosep
75

3000

10,5

0,8

I(A)

Điện kháng
Xd''
Xd'

4,1

0,132

0,24

Xd

Loại kích từ

2,2

BT-450-300

1.2. Tính toán phụ tải và cân bằng công suất
1.2.1. Cấp điện áp máy phát: Uđm = 10,5 KV
Ta tính theo công thức:
PUF( t ) =
S UF( t ) =

P% ( t )
100
PUF ( t )

PUF max

cos
Pmax= 10MW
cos = 0,85
Do đó ta có bảng biến thiên công suất phụ tải nh sau: B1-2
t(h)
0-6
6 -12
12 - 18 18 - 20 20 - 24
P(%)
80
100
70
80
60
PI(MW)
8
9
7
8
6
SUF(MVA)
9,41
11,76
8,2
9,41
7,1
S(MVA)

11,76tải cấp điện áp máy phát
đồ thị phụ
9,412

9,41

8,82

7,1

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38
0

6

12

18

20

24

1
t(h)


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

1.2.2. Cấp điện áp trung áp 110KV

Pmax = 105 MW;

cos = 0,87

Công thức tính:
PT( t ) =

P% ( t )

S UT ( t ) =

100
PT ( t )

PT max

cos

Bảng 1- 3
t(h)
P(%)
PI(MW)
SUT(MVA)

0-8
60
63
72,41

8 -12

70
73,5
84,48

S(MVA)

12 - 16
100
105
120,68

16 - 20
80
84
96,55

20 - 24
60
63
72,41

120,68
84,48

72,41

96,55
72,41

0

6

12

1.2.3. Cấp điện cấp điện áp 220KV
Pmax = 130 MW;

18

20

24

t(h)

cos = 0,86

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

2


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Công thức tính:

PUC( t ) =

S UC( t ) =

P% ( t )
100

PT max

PT ( t )
cos

Bảng biến thiên công suất và đồ thị phụ tải.
Bảng 1-3:
t(h)

0-8

8 -12

12 - 18

18 - 24

P(%)

70

100

80

60

Pi(MW)

91

130

104

78

105,81

151,162

120,93

105,81

SUT(MVA)

S(MVA)
151,163
120,93

105,81

0

8

12

105,81

18

24

t(h)

1.2.4. Phụ tải toàn nhà máy.
Pmax = 60 MW;
PNM( t ) =

P% ( t )
100

cos = 0,86
PT max , MW với Pmax = 300MW

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

3


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
S NM( t ) =

PNM ( t )

, MVA

cos

Bảng biến thiên công suất phụ tải toàn nhà máy.
Bảng 1 - 4:
t(h)

0-7

7 -12

12 - 20

20 - 24

P(%)

80

90

100

80

Pi(MW)

240

270

300

240

297,4

313,95

348,83

279

SNM(MVA)

S(MVA)
348,83
313,95
279

300

1.2.5. Tự dùng
0 của nhà máy.
7

12

20

24 t(h)

Công suất tự dùng của nhà máy có thể tính theo công thức:
Ptd ( t ) =

S nm ( t )
% PNM
0,4
+
0,6


100 cos td
S NM

Trong đó:
+ = 6% là phần trăm điên tự dùng của nhà máy.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

4


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
+ 0,4 là % công suất tự dùng không phụ thuộc vào phụ tải của nhà máy.
+ 0,6 là 60% công suất tự dùng thay đổi theo phụ thuộc của nhà máy ở
từng thời điểm t.
Từ đó ta có bảng biến thiên công suất và đồ thị điện tự dùng nh sau:
Bảng 1 - 5:
t(h)

0 -7

7- 12

12 - 20

20 - 24

STD(MVA)

16,744

18,83

20,93

16,744

S(MVA)
20,33
18,83
16,744

0

16,744

7

12

20

24 t(h)

1.2.6. Cân bằng công suất toàn nhà máy, công suất phát vào hệ thống.
Bỏ qua tổn thất công suất, từ phơng trình cân bằng công suất ta có:
Công suất hệ thống:

SHT(t) = SNM(t) - SUF(t) - SUC(t) - STD(t), từ đó ta có bảng tính phụ tải và
cân bằng công suất toàn nhà máy.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

5


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Bảng 1.6:

Công suất
SNM(t) (MVA)
SUF(t) (MVA)
SUT(t) (MVA)
SUC(t) (MVA)
STD(t) (MVA)
SHT(t) (MVA)

0-6

297,94
9,412
72,41
105,81
16,744
75,564

6-8
313,92
11,76
72,41
105,81
16,744
107,196

Thời gian
8 - 12
12 - 16
16 - 18
313,92
348,8
348,8
11,76
8,2
8,2
84,48
120,68
96,55
151,162 120,93
120,93

18,83
20,93
20,93
47,688
78,26
102,19

18 - 20
348,8
9,41
96,55
105,81
20,93
116,1

20 - 24
279,94
7,1
72,41
105,81
16,744
77,876

S(MVA)

116,1
107,196

102,19

78,26

75,564

77,876

47,688

Công0suất phía
6 cao áp8đợc xác12định từng
16 khoảng
18 thời gian
20 nh sau:
24

t(h)

SC(t) = SUC(t) + SHT(t)
Kết quả tính toán ở bảng 1.7

Công suất

Thời gian

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

6


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

SC (MVA)

0-6
157,184

6-8
167,074

8 - 12
163,806

12 - 16
231,625

16 - 18
231,625

18 - 20
209,505

20 - 24
157,187

Bảng tổng kết các giá trị phụ tải cực đại (S max) và cực tiểu (Smin) của các
loại công suất (MVA):

Công suất

STD

SUF

SUT

SUC

SHT

SNM

Smax (MVA)
Smin (MVA)

20,93
16,74

11,765
7,1

120,68
72,41

151,163
105,81

110,695
47,688

348,8

279,94

SC
231,625
157,187

Đồ thị phụ tải tổng hợp: Biểu đồ của các loại công suất trên cùng một
trục thời gian, giá trị của từng loại công suất riêng biệt và đợc vẽ chồng lên
nhau khoảng cách giữa 2 đồ thị của 2 công suất kề nhau là giá trị của loại
công suất tơng ứng. Giá trị thực của từng loại công suất đợc ghi cụ thể phía
trên đờng đồ thị ở từng khoảng thời gian. Đồ thị tránh sự chồng chéo nhau
giữa các loại công suất.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

7


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

8


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

Chơng II
Xác định các phơng án nối dây - chọn máy biến áp
1. Xác định các phơng án.

Chọn sơ đồ nối điện chính của nhà máy điện là một khâu quan trọng
trong quá trình thiết kế nhà máy điện. Nó quy định đặc tính kinh tế và kỹ
thuật của nhà máy thiết kế. Cơ sở để vạch ra các phơng án là bảng phụ tải tổng
hợp. Đồng thời tuân theo những yêu cầu kỹ thuật chung.
- Phụ tải máy phát không lớn 11,765 MVA so với công suất của 1 máy
phát thì lợng công suất này chiếm tỷ lệ là:
S UF max
11,765
100% =
= 15,687% < 20%
S tmF
75
Lợng công suất này sẽ đợc lấy rẽ nhánh từ đầu cực máy phát của các
bộ. Vậy trong các phơng án sẽ không cần dùng thanh góp điện áp máy phát
mà sẽ dùng các sơ đồ nối bộ máy phát và máy biến áp.
- Tổng công suất phía cao áp (gồm SUC và SHT) tơng đối lớn:
SCmax = 231,625 MVA.
SCmin = 157,184 MVA.
Nên có thể ghép nhiều bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 220kV.
- Công suất phụ tải trung áp 110kV:
SUTmax = 120,69 MVA
SUTmin = 72,41MVA
Nên có thể ghép 2 bộ máy phát và máy biến áp vào thanh góp 110kV vì
phụ tatỉ cực tiểu này lớn hơn công suất định mức của một máy phát hoặc cũng
có thể lấy từ bên thanh góp 220kV qua máy biến áp liên lạc.
- Cấp điệ áp cao áp (220kV) và trung áp (110kV) là lới trung tính trực
tiếp nối đất nên có thể dùng máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu sẽ có
lợi hơn.
- Công suất phát lên của hệ thống.

SHTmax = 110,695 MVA
SHTmin = 57,999 MVA
Trong khi đó công suất dự trữ quay của hệ thống là:
Sdt = 7% x 4000 = 280 MVA.
Do đó những biến động về công suất của NM cũng đều không ảnh hởng
tới công suất của hệ thống.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

9


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
- Tổng công suất phía cao áp S Cmax = 231,625 MVA không nhỏ hơn
nhiều dự trữ quay của hệ thống do đó cần đặt 2 MB tự ngẫu liên lạc.
- Khả năng phát triển của nhà máy phụ thuộc vào nhiều yếu tốt nh vị trí
nhà máy, địa bàn phụ tải, nguồn nguyên liệu. Riêng về phần điện nhà máy
hoàn toàn toàn có khả năng phát triển thêm phụ tải ở các cấp điện áp sẵn có.
Từ các nhận xét trên ta có thể đề xuất các phơng án nối dây sau:
Phơng án I:
a. Sơ đồ nối dây.

231,625

HT

157,184

MVA

72,41

220kV

B3

120,69

MVA

110kV

B4

B1

B2

B5

b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu tổng công suất phía cao áp S C lớn nên phía thanh




góp 220kV ghép trực tiếp 2 bộ máy phát điện và máy biến áp (F 3 - B3) và
F
F
F1

F
F5
(F4 -3B4) cung cấp4 công suất trực
tiếp 2cho phụ tải cao áp.



Làm nhiệm vụ liên lạc giữa phía cao và trung áp ta dòng 2 bộ máy phát
điện và máy biến áp tự ngẫu (F1 - B1) và (F2 - B2) hai bộ này làm nhiệm vụ cc
cho phụ tải cao áp, vừa liên lạc cung cấp công suất cho thanh góp 110kV.
- Phía thanh góp 110kV của ghép trực tiếp 1 bộ máy phát điện - máy
biến áp (F5 - B5) cung cấp cho phụ tải trung áp.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

10


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
- Phụ tải địa phơng đợc trích ra từ đầu cực 2 máy phát F 1 và F2 nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B1 và B2.
Với phơng án này vào giờ cao điểm (S UTđm = 120,69MVA) thì bộ F5-B5
chỉ cung cấp đợc 1/2 công suất yêu cầu cho phụ tải trung áp, phần còn lại đợc
cấp từ các máy biến áp liên lạc B 1 và B2. Nh vậy luôn tận dụng đợc khả năng
phát công suất định mức của bộ F5 - B5.
Các bộ F3 - B3 và F4 - B4 cũng nh các bộ liên lạc F1-B1 và F2-B2 phát
công suất trực tiếp lên thanh góp cao áp và truyền tải sang thanh góp 11-kV
nên tổn thất trong các máy biến áp B1, B2, B3, B4 tơng đối thấp.
Sơ đồ đảm bảo tính cung cấp điện. Tuy nhiên do có 2 bộ máy phát điện
và máy biến áp nối với thanh góp 220kV nên vốn đầu t cho thiết bị tơng đối

lớn, đắt tiền. Để khắc phục điều này ta xét phơng án 2.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

11


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Phơng án 2:
a. Sơ đồ nối dây.

b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu giảm vốn đầu t về thiết bị ở phơng án này ta ghép
các bộ F3 - B3, F4 - B4 và F5 - B5 nối trực tiếp với thanh góp 110kV.
- Phía thanh góp 220kV, ta ghép 2 bộ máy phát điện - máy biến áp tự
ngẫu (F1 - B1) và (F2 - B2) hai bộ này làm nhiệm vụ cung cấp công suất cho
phụ tải cao áp, vừa liên lạc với thanh góp 110kV.
Các bộ F3 - B3, F4 - B4 và F5 - B5 có nhiệm vụ cung cấp trực tiếp công
suất cho phụ tải trung áp, phần còn lại thông qua máy biến áp tự ngẫu liên lạc
B1 và B2, truyền công suất sang thanh góp 220kV cung cấp cho phụ tải cap áp
và phát công suất về hệ thống.
Phụ tải địa phơng đợc tách ra từ đàu cực 2 máy phát F1 và F2 nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B1 và B2.
Phơng án này có vốn đầu t thiết bị thấp hơn nhiều so với phơng án 1 vì
không có bộ máy phát - máy biến áp hai dây quấn nối trực tiếp vốn thanh góp
cao áp. Tuy nhiên vào giờ thấp điểm thì bên thanh góp 110kV thừa một lợng
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

12

* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
công suất rất lớn do 3 bộ F 3 - B3, F4 - B4 và F5 - B5 phát định mức. Lợng công
suất này phải truyền qua các biến áp tự ngẫu liên lạc B 1 và B2 để phát lên
thanh góp 220kV và về hệ thống. Do đó tổn thất công suất và tổn thất điện
năng tăng lên đáng kể. Vì vậy ta cần phải cân nhắc lựa chọn nguồn vốn đầu t
và tổn thất xem vấn đề nào có lợi hơn.
Phơng án 3.
a. Sơ đồ nối dây.

b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu giảm bớt tổn thất công suất và điện năng của các phơng
án 2, ở phơng án này ngoài 2 bộ liên lạc (F1 - B1) và (F2 - B2) nối với thanh góp
220kV và bộ F3 - B3 bộ này phát trực tiếp công suất lên thanh góp 220kV.
Hai bộ F4 - B4 và F5 - B5 nối với thanh góp 110kV có nhiệm vụ phát
công suất cho phụ tải trung áp, phần còn lại đợc truyền qua các biến áp tự
ngẫu liên lạc B1 và B2 phát về hệ thống.
Phụ tải địa phơng đợc tách ra từ đầu cực 2 máy phát F1 và F2 nối với
cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B1 và B2. Với phơng án này thì tổn thất công
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

13


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
suất và tổn thất điện năng có giảm hơn nhiều so với phơng án 2 nhng lại do có
bộ F3 - B3 nối trực tiếp với thanh góp cao áp 220kV nên vốn đầu t lại tăng lên
so với phơng án 2. Do đó ta cũng cần phải cân nhắc lựa chọn giữa vốn đầu t và
tổn thất xem vấn đề nào có lợi hơn.
Phơng án 4.

a. Sơ đồ nối dây.

b. Thuyết minh.
Xuất phát từ yêu cầu giảm bớt vốn đầu t thiết bị và giảm bớt tổn thất
công suất và điện năng của các phơng án 1 và 2 ở phơng án này ta ghép song
song các máy phát F1 và F2; F3 và F4 sau đó nối bộ với các máy biến áp tự
ngẫu liên lạc ta đợc 2 bộ (F1 + F2) - B1 và (F3 + F4) - B2. Hai bộ này làm nhiệm
vụ phát công suất cung cấp cho phụ tải cao áp và hệ thống đồng thời truyền
công suất sang thanh góp 110kV cung cấp cho phụ tải trung áp cùng với bộ F 5
- B3 nối trực tiếp vào thanh góp 110kV.
- Phụ tải địa phơng đợc trích ra từ đầu cực 2 bộ máy phát (F = F 2) và (F3
+ F4) nối với cuộn hạ áp máy biến áp liên lạc B1 và B2.
Phơng án này chỉ dùng có 3 máy biến áp. Do đó vốn đầu t cũng nh các
tổn thất giảm nhiều so với các phơng án khác.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

14


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Tuy nhiên do việc ghép song song các máy phát (F 1+ F2) và (F3 + F4)
mà các máy phát lại có công suất lớn, mà công suất chọn cho các máy biến áp
tự ngẫu liên lạc B1 và B2 là quá lớn. Không thể chọn đợc máy biến áp tự ngẫu
ba pha mà phải dùng máy biến áp tự ngẫu 1 pha nên giá thành sẽ rất đắt và
vận hành không hiệu quả ở cấp 220kV này.
Kết luận:
Qua phân tích nhận xét các phơng án đã nêu ta đi đến một số kết luận
sau đây:
- Đối với phơng án 1 thì vốn đầu t quá lớn, sơ đồ thanh góp 220kV sẽ
phức tạp, đắt tiền.

- Đối với phơng án 4 thì tuy sơ đồ đơn giản, ít máy biến áp nhng công
suất của máy biến áp tự ngẫu 3 liên lạc quá lớn không thể chọn đợc máy biến
áp tự ngẫu 3 pha mà phải dùng máy biến áp tự ngẫu 1 pha nên giá thành sẽ rất
đắt.
Từ 2 lý do trên ta loại bỏ phơng án 1 và 4 giữ lại phơng án 2 va fpa 3 để
tiếp tục tính toán. So sánh các chỉ tiêu kỹ, kỹ thuật và chọn lấy 1 phơng án tối
u nhất để hoàn thành thiết kế. Và từ đây để thuận tiện cho tên gọi phơng án ta
đổi tên phơng án 2 thành phơng án 1 và đổi tên phơng án 3 thành phơng án 2
trong quá trình tính toán chọn phơng án tối u.
II. Tính toán chọn máy biến áp cho các phơng án
A. Đối với phơng án 1.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

15


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

A.1. Chọn máy biến áp.
* Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây B3, B4, B5.
- Điều kiện chọn Sđm SđmF = 75MVA.
- Căn cứ điều kiện ta chọn các máy biến áp B 3, B4, B5 cùng 1 loại -80121/10,5 có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng A1.a.
Sđm
UC (kV)
(MVA)
80
121

UH
(kV)
10,5

P0
(kW)
100

PN
(kW)
400

U N%

I0%

10,5

0,5

Giá thành
109 VNĐ
7

* Máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 và B2.
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

16

* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
- Điều kiện chọn SđmB2 = SđmB3
=

1
SđmF
0,5

220 110
= 0,5
220

- Hệ số có lợi của MBA tự ngẫu.
Vậy SđmB2 = SđmB3

75
= 150MVA.
0,5

Ta chọn loại ATTH125 - 242/121/10,5 có các thông số sau:
Bảng A.1.b.
Sđm
MVA
160

Điện áp cuộn dây (kV)

Tổn thất (kW)

C

T

H

P0

242

121

10,5

120

PN
C-T
520

UN%
C-T

C-H

T-H

11

32

20

I%

Giá thành
109 VNĐ

0,5

21,5

A.2. Phân bố công suất tải cho các máy biến áp.
Để vận hành thuận tiện và kinh tế ta cho bộ F3 - B3, F4 - B4 và F5 - B5
vận hành với đồ thị phụ tải bằng phẳng suốt năm tức là các bộ này phát công
suất định mức suốt năm. Lợng công suất thừa từ thanh góp 110kV đợc truyền
tải qua máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 và B2 lên thanh góp 220kV.
Phân bố lợng công suất nh sau:
+ Đối với máy biến áp 2 dây quấn B3, B4, B5:
SB3 = SB4 = SB5 = SđmF - STDmax = 75 -

20,93
= 70,814 MVA
5

+ Đối với các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1 và B2.
Công suất truyền qua các cuộn dây ở từng thời điểm nh sau:
Cuộn cao:

SCB1(t) = SCB2(t) =

Cuộn trung: STB1(t) = STB2(t) =
Cuộn hạ:

1
S C (t)
2
1
[ S UT (t) (S B3 +S B 4 +S B5 )]
2

SHB1(t) = SHB2(t) = ST(t) + SC(t).

Ta có bảng phân bổ công suất trong các biến áp nh sau:
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

17


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Bảng A.2.a.

Thời gian

MBA

S
(MVA)

0-6

6-8

8 - 12

12 - 16

16 - 18

18 - 20

20 - 24

B3.B4.B5

SC = SH

70,814

70,814

70,814

70,814

70,814

70,814

70,814

SC

78,529

83,537

81,903

115,812

115,812

109,759

78,529

ST

-57,921 -45,876 -45,876

-63,980

-63,981

-57,920

-70

SH

20,608

51,831

51,831

51,831

8,5

B1.B2

37,661

36,03

Từ các kết quả trong bảng ta thấy rằng phụ tải của cuộn trung áp của
các máy biến áp liên lạc ở các thời điểm đều mang dấu (-), điều này có nghĩa
rằng trong tình trạng làm việc bình thờng thì các máy liên lạc này phải làm
nhiệm vụ tải công suất từ các máy phát F 1; F2 ghép bộ với các máy biến áp
này từ cuộn hạ áp lên cao áp.
Ta có:
SđmB1.B2 = 160MVA và SttB1.B2 = 80MVA.
Nh vậy ở tất cả các thời điểm trong ngày thì:
SCmax < Sđm và STmax; SHmax < Stt.
Tức là các máy biến áp tự ngẫu liênlạc B1, B2 làm việc bình thờng.
A.3. Kiểm tra khả năng tải của các máy biến áp khi sự cố.
A.3.1. Với các máy B3, B4, B5.
+ Tổng công suất phát lên thanh góp 110kV của 3 bộ này là:

20,93
ST = SđmF - STD = (3 x 75) - 3x
= 222,442 MVA.
5 ữ


+ Phụ tải trung áp: SUTmax = 120,69 MVA và SUTmin = 72,41MVA.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

18


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Nh vậy trong cả 2 trờng hợp SUTmax và SUTmin thì lợng công suất phát lên
thanh góp 110kV luôn thừa. Trong trờng hợp hỏng một trong các bộ B 3, B4, B5
công suất của 2 bộ còn lại là 70,8 x 2 = 141,6 MVA vẫn lớn hơn phụ tải cực
đại phía trung áp STmax = 120,69 MVA do đó không cần xét trong trờng hợp
hỏng một bộ phía trung áp. Thực vậy, khi hỏng máy biến áp B5 ta có:

+ Lợng công suất phát lên thanh góp 110kV của 2 bộ còn lại là:
20,93
(2 x 75) - 2.
= 141,628 MVA.
5 ữ


Lợng công suất này không những cung cấp đủ cho phụ tải S UTmax mf còn
thừa 20,99 MVA để đa lên thanh góp 220kV.
Lợng công suất thừa từ thanh góp 110kV phát lên qua cuộn cao của mỗi

máy biến áp tự ngẫu liên lạc B 1, B2 là 20,99/2 = 10,495 MVA. Đồng thời lúc
này cuộn cao của các máy B1 và B2 đã mang một lợng công suất do F1, F2 phát
lên thanh góp 220kV là:
20,93

SHCB1,B2 = SđmF - (SUF + STD) = 75 - 4,706 +
= 66,12 MVA.
5 ữ


Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

19


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Và SCB1,B2 = SHB1,B2 = 66,12 + 10,495 = 76,615 MVA.
Vậy cuộn cao áp của các máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 không bị quá tải.
A.3.2. Đối với các máy biến áp tự ngẫu liên lạc B1, B2.
Theo bảng phân bố phụ tải thì các máy B 1, B2 chủ yếu làm nhiệm vụ
truyền tải công suất từ trung áp và hạ áp lên cao áp, vậy ta xét trờng hợp nặng
nề nhất là khi phụ tải trung áp cực tiểu.
Giả sử hỏng máy B1 trong thời điểm SUTmin các máy F3, F4, F5 phát công
suất định mức, kiểm tra khả năng tải của B2.

+ Lợng công suất thừa sẽ truyền tải qua cuộn trung của B 2 sang cuộn
cao lên thanh góp 220kV.
Sthừa = ST - SUTmin = 222,442 - 72,49 = 149,952 MVA.
+ Đồng thời cuộn cao của B2 còn phải truyền tải một lợng công suất từ
F2 phát lên thanh góp 220kV là:

9, 412 20,93
SF2 = SđmF - (SUF + STD) = 75 -
= 61,042 MVA.
+
5 ữ
2

Vậy tổng công suất truyền qua cuộn cao của B2 là:
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

20


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
SCB2 = Sthừa + SF2 = 149,952 + 61,402 = 201,354 MVA.
+ Khả năng tải của B2 khi xét đến hệ số quá tải 1,4 sẽ là:
SqtB2 = SđmB2 x 1,4 = 160 x 1,4 = 224 MVA
Tta thấy rằng SCB2 < SqtB2. Nh vậy B2 có đủ khả năng làm việc khi có sự
cố hỏng B1. Vậy các máy B1, B2 đã chọn phù hợp.
A.3.3. Đối với hệ thống.
Trong cả 2 trờng hợp hỏng B1 (hoặc B2) và hỏng các máy B3, B4, B5 thì lợng công suất thiếu hụt phải phát lên hệ thống là:
20,92
= 70,816 MVA.
5
Tuy nhiên dự trữ quay của hệ thống là S dt = 280MVA > Sthừa do đó hệ
thống vốn làm việc bình thờng. Hay nói cách khác là khi có sự cố h hỏng một
máy biến áp nào đó trong nhà máy đều không ảnh hởng gì đến hệ thống.
Sthiếu = SđmF - STD = 75 -

Kết luận:

Các máy biến áp đã chọn cho phơng án 1 hoàn toàn đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, làm việc tin cậy, không có tình trạng máy biến áp quá tải.
A.4. Tính toán tổn thất điện năng trong các máy biến áp:
Tổn thất điện năng là một vấn đề không thể thiếu đợc trong đánh giá
một phơng án về kỹ thuật - kinh tế. Tổn thất điện năng chủ yếu do các máy
biến áp tăng áp gây lên.
Tổn thất trong máy biến áp gồm 2 phần:
+ Tổn thất sắt không phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp và bằng tổn
thất không tải của nó.
+ Tổn thất đồng trong dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải của máy biến áp.
+ Công thức tính tổn thất điện năng trong 01 máy biến áp ba pha hai
cuộn dây trong một năm. Khi làm việc với phụ tải không đổi.
2

S
A2cd = P0T + PN b ữ .T
S dm
Trong đó:

- P0 là tổn thất không tải của biến áp 2 dây quấn.
- PN là tổn thất ngắn mạch của biến áp 2 dây quấn.
- Sb là công suất của bộ máy phát - máy biến áp (đã trừ STD).

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

21


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
- T là thời gian vận hành trong năm.

+ Công thức tính tổn thất điện năng trong 01 máy biến áp tự ngẫu.
Atn = P0.T +

365
PNC .S 2ci .t i + PNT .S 2Ti .t i
2
S dmB

(

) (

) ( P

NH

)

2
.S Hi
.t i

Trong đó:
- P0 là tổn thất không tải của biến áp tự ngẫu.
- PNC; PNT; PNH là tổn thất ngắn mạch trong các cuộn cao, trung, hạ
của máy biến áp tự ngẫu.
- T thời gian vận hành trong năm.
- Sci; STi; SHi; công suất tải qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự
ngẫu trong thời gian ti.
PNC H PNT H

PNC = 0,5 PNC T +
2
2 ữ


PNT H PNC H


PNT = 0,5 PNC T +
2
2 ữ


PNT H PNC H

+
PNC T ữ
PNH = 0,5
2
2



Dựa vào thông số máy biến áp và bảng phân phối công suất ta tính tổn
thất điện năng trong các máy biến áp nh sau:
A.4.1. Máy biến áp ba pha hai cuộn dây B3,B4, B5.
+ Máy biến áp B3, B4 và B5 loại T 125 - 121/10,5 có các thông
số kỹ thuật sau:

P0 = 100kW
PN = 400kW
T = 8760 giờ.
+ Các máy này luôn cho làm việc với công suất truyền tải.
Qua nó là: SB = 70,816 MVA trong cả năm.

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

22


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V

70,8162
A B = 8760 100 + 400x
ữ = 1405778,17 kWh.
2
80


+ Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp 2 dây quấn.
Abộ = 3.1.405.778,17 = 4.217.334,509 kWh.
A.4.2. Máy biến áp ba pha tự ngẫu B1, B2.
+ Các máy B1, B2 chọn loại ATTH 160/242/121/10,5 có các thông
số kỹ thuật sau:
P0 = 120kW = 0,12MW
PNC-T = 520kW = 0,52MW.
PNC-H = PNT-H = .PNC-T = 0,5 . 520 = 260kW.
T = 8760 giờ.
Ta có:

620 260

PNC = 0,5 520 + 2
= 260kW = 0,26MW.
0,5
0,52 ữ


260 260

PNT = 0,5 520 + 2
= 260kW = 0,26MW
0,5
0,52 ữ


260 260

+

520
PNH = 0,5
ữ = 780KW = 0,78MW.
2
0,52
0,5


2

PNC. S ci .t i = 0,26 (126,4432 x 6 + 141,662.2 + 141,322 x 4)
+ 159,822 . 2 + 159,7752 . 4 + 159,552 x 2 + 127,5982. 4)
= 0,26 x 485181,948 = 126147,305 (MW. MVA.h).
2

PNT x S Ti x ti = 0,26 [(-70,045)2 x 6 + (-70,045)2 x 2 + (-63,979)2 x 4
+ (-44,905)2 x 2 + (-57,945)2 x 4 + (-57,948)2 x 2
+ (-70,045)2 x 4].
= 0,26 x 99455,567 = 25858,447 (MW. MVA.h)
2

PNH x S Hi x ti = 0,78 [(-56,398)2 x 6 + 71,6152 x 2 + 77,341)2 x 4

Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

23


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
+ 114,9152 x 2 + 101,832 x 4 + 101,832 x 2
+ 57,5532 x 4.
= 0,78 x 135966,718 = 106054,04 (MW. MVA.h)
365
x (126147,305 + 25858,447 + 106054,04)
160
= 27127,37 MWh.

ATN = 0,12 x 8760 +

+ Tổng tổn thất điện năng trong các máy biến áp tự ngẫu:

ATN = 2 x 27127,37 MWh = 54257,7 MWh.
+ Nh vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp là:
A = Abộ + ATN
= 4.217,335 + 54257,7 = 5429,95 MWh.
A. 5. Tính toán dòng điện cỡng bức trong các mạch
A. 5.1. Mạch cao áp 220kV.
A. 5.1.a. Phía hệ thống
Nhà máy đợc nối với hệ thống bằng một đờng dây kép nên dòng cỡng
bức tơng ứng với dòng diện làm việc ở chế độ đờng dây kép bị sự cố đứt 1
mạch vào thời điểm công suất phát lên hệ thống là SHTmax.
SHTmax = 110,695 MVA = 110,695 x 10 KVA.
Dòng cỡng bức trong mạch:
I cbht =

S HT max
3.U dm

=

110, 695.103
3.230

= 278,198A

A. 5.1.b. Phía cao áp máy biến áp tự ngẫu liên lạc:
Dòng cỡng bức đợc xét khi hỏng 1 máy biến áp liên lạc máy còn lại làm
việc ở chế độ sự cố ở thời điểm công suất tổng phía cao áp lớn nhất (đã tính ở
phần A.3.2).
SCB2 = Sthừa + SF2 = 135,952 + 61,402 = 201,354 = 201,354 MVA
I cbCTN =

S C max
3.U dm

=

201,354.103
3.230

= 506, 041A

So sánh giá trị dòng cỡng bức ở các phía, ta chọn giá trị dòng điện cỡng
bức ở mạch cao áp 220KV là:
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

24


* Đồ án tốt nghiệp "Nhà máy điện và Trạm BA" - Chơng V
Tcb220 = IcbCTN =506,041 A.
A. 5.2. Mạch trung áp 110KV.
A. 5.2.a. Phía đờng đây phụ tải 110 Kv.
+ Các phụ tải trung áp đợc cấp điện bằng 02 đờng dây kép mỗi đờng có
công suất:
S=

P
30
=
= 34, 482 MVA

cos 0,87

Và 2 đờng dây đơn mỗi đờng có công suất:
S=

P
25
=
= 28,735 MVA
cos 0,87

+ Dòng cỡng bức lớn nhất là dòng làm việc ở chế độ đờng dây kép bị
đứt một mạch và thời điểm phụ tải lớn nhất.
I cb =

34, 482.103
3.110

= 181,198A

A. 5.2.b. Phía trung áp máy biến áp liên lạc:
+ Dòng cỡng bức tơng ứng làm việc ở chế độ sự cố một máy, máy còn
lại có nhiệm vụ truyền tải công suất thừa từ thanh góp 110KV về hệ thống là
lớn nhất:
Sthừa = 2 x STmax = 2 x 69,218 = 138,436 MVA
I cb =

S th a max 138,436.103
=
= 727,46A

3.U đm
3.110

A. 5.2 c. Phía các bộ máy phát - máy biến áp 2 dây cuốn:
+ Dòng cỡng bức tơng ứng với dòng phía cao áp các máy biến áp B 3, B4,
B5 ở chế độ các máy phát F3, F4, F5 làm việc ở chế độ quá tải.
I cb = 1,05.

S dmF
3.U đm

= 1,05,

75.103
3.110

= 413,820A

So sánh các dòng điện cỡng bức ở các phía đã tính, ta chọn dòng điện cỡng bức lớn nhất ở mạch 110KV là:
Nguyễn Văn Phòng - Trờng Đại học BK Hà Nội - Bộ môn HTĐ - Lớp HTĐ N1 - K38

25